12光学.doc

第13单元:光学[内容和方法] 本单元内容包括光的直线传播、棱镜、光的色散、光的反射、光的折射、法线、折射率、全反射、临界角、透镜(凸、凹)的焦点及焦距、光的干涉、光的衍射、光谱、红外线、紫外线、X射线、γ射线、电磁波谱、光电子、光子、光电效应、等基本概念,以及反射定律、折射定律、透镜成像公式、放大率计算式,光的波粒二象性等基本规律,还有光本性学说的发展简史。本单元涉及到的方法有:运用光路作图法理解平面镜、凸透镜、凹透镜等的成像原理,并能运用作图法解题;根据透镜成像规律,运用逻辑推理的方法判断物象变化情况。[例题分析] 在本单元知识应用的过程中,初学者常犯的错误主要表现在:解题操作过程不规范导致计算错误;将几何光学与物理光学综合时概念不准确;不善于用光路图对动态过程作分析。例1光从玻璃射入空气里时传播方向如图13-l所示,请在图中标出入射角和折射角。【错解分析】错解: 如图13-2所示,α为入射角,β为折射角。错解原因一是受思维定势的影响,不加分析地认定玻璃与空气总是上下接触的;二是对光的折射及其规律未吃透,将题设文字条件与图形条件结合起来的分析能力差。根据光的折射规律,光从水或玻璃等透明物质射入空气里时,折射角大于入射角,题设文字条件是“从玻璃射入空气”,因此折射角大于入射角,再结合题设所给图形,可知CD为界面,AB为法线。【正确解答】如图13-3所示,α′为入射角,β′折射角(CD左面为玻璃,右面为空气)。【小结】解光的折射现象的题目,首先应对光线是从光疏媒质进入光密媒质呢?还是光线是从光密媒质进入光疏媒质作出判断。为了保证你每次做题时,能够不忘判断,建议同学们做光的折射题时,先画出光路图,标出入射光线和出射光线的方向,在界面处标出哪一个是光密媒质,哪一个是光疏媒质。然后再解题。例2一束白光从玻璃里射入稀薄空气中,,求入射角为下列两种情况时,光线的折射角各为多少? (1)入射角为50° (2)入射角为30° 【错解分析】错解: r=30°3′ r=19°4′此解法中没有先分析判断光线是从光疏媒质进入光密媒质,还是从光密媒质进入光疏媒质,会不会发生全反射。而是死套公式,引起错误。【正确解答】光线由玻璃里射入空气中,是由光密媒质射入光疏媒质,其临界角为由已知条件知,当i=50°时,i>A,所以光线将发生全反射,不能进入空气中。当i=30°时,i<A,光进入空气中发生折射现象。 sinr=n·sini=×sin30°= r=49°54′【小结】解光的折射现象的题目时,首先应做出判断:光线是从光疏媒质进入光密媒质,还是光线是从光密媒质进入光疏媒质。如是前者则i>r,如是后者则i<r。其次,如果是从光密媒质进入光疏媒质中,还有可能发生全反射现象,应再判断入射角是否大于临界角,明确有无折射现象。例3如图13-4所示,放在空气中折射率为n的平行玻璃砖,表面M和N平行,P,Q两个面相互平行且与M,N垂直。一束光射到表面M上(光束不与M平行),则:[ ] ,光在表面M发生全反射。 ,光在表面M都不会发生全反射。 。 ,光只要通过M就不可能在表面N发生全反射。【错解分析】错解:光束从空气中射到玻璃砖表面M上,是由光疏媒质到光密媒质,不可